Celem tego wpisu jest podsumowanie kilku miesięcy badań i testów. Byłoby wspaniale, gdyby każdy mógł podzielić się swoimi wynikami i przemyśleniami w celu udoskonalenia tej drogi syntezy.
Wszystkie odczynniki, których będę używał, można prawdopodobnie znaleźć w każdym sklepie z narzędziami, z wyjątkiem helionalu, który można dość łatwo kupić na wielu różnych stronach internetowych, ponieważ nie jest to monitorowany prekursor. Wydaje mi się, że można go nawet kupić na amazonie jako flagrant.
Idea tej syntezy polega na przekształceniu helionalu (cas:1205-17-0) w kwas helionowy (cas:77269-66-0, kwas 3-(2H-1,3-benzodioksolo-5-ylo)-2-metylopropanowy), następnie przekształceniu tego ostatniego w helionamid (cas:858215-05-1, alfa-metylo-1,3-benzodioksolo-5-propanamid), a na koniec przeprowadzeniu przegrupowania Hofmanna w celu uzyskania wolnej zasady MDA.
Zaletą tej syntezy jest to, że jest OTC, a więc nie wymaga hydroksyloaminy, wykorzystuje produkty o niskiej toksyczności i niskich kosztach. Ponadto, problemem często napotykanym w innym sposobie działania jest zwiększenie skali przegrupowania Beckmanna, co często skutkuje olejem, który jest skomplikowany do oczyszczenia na większą skalę. (na podstawie moich doświadczeń i tego, co przeczytałem)
To będzie bardzo długi post, ponieważ postaram się omówić wszystko szczegółowo, więc jeśli masz pytanie lub problem, prawdopodobnie znajdziesz rozwiązanie w tym poście.
Uprzedzam, że osobiście z jakiegoś powodu utknąłem na ostatnim kroku, ale w teorii i zgodnie z wieloma postami osób, które odniosły sukces, jest to całkowicie możliwe, aby uzyskać produkt końcowy o dobrej wydajności.
Pierwszy krok, utlenianie helionu do kwasu helionowego:
61,5g helionalu miesza się z 216ml acetonu i 80g NaHCO3 mieszając w zlewce o pojemności 1L. (Wskazówka: dodawać NaHCO3 na końcu i stopniowo, aby nie zablokować mieszadła magnetycznego). Następnie stopniowo dodawaj roztwór oksonu (110,8 g oksonu w około 450 ml wody), mieszając. Można to robić kropla po kropli za pomocą lejka wkraplającego lub zlewki. Ponieważ reakcja jest egzotermiczna, może spowodować wrzenie acetonu. Jeśli będzie zbyt gorący, przestań dodawać okson i pozwól reakcji powrócić do temperatury pokojowej. Podczas dodawania można użyć łaźni lodowej, ale przy zachowaniu ostrożności równie dobrze można to zrobić w temperaturze pokojowej.
Zwykle kończę dodawanie roztworu oksonu po 1 godzinie. Następnie pozwalam mu reagować przez około 2h-3h. Za pomocą TLC byłem w stanie stwierdzić, że wszystko przereagowało po 3 godzinach.
Po 3 godzinach zakwasić roztwór HCl, aby wytrącić kwas (białe sole na dnie zlewki nie są naszym produktem, ale solami potasu z oksonu). Dodawaj, aż nic się nie wytrąci (ok. pH 1-2). Należy zachować ostrożność, ponieważ część nieprzereagowanego NaHCO3 pozostanie, uwalniając CO2. W większości przypadków nic się nie wytrąciło, z wyjątkiem pomarańczowego "oleju" unoszącego się na powierzchni reszty roztworu. To nasz produkt, który ostatecznie zestala się. Aby zmusić go do zestalenia, można umieścić go w lodówce na kilka godzin, ale nie zawsze to działa. Najlepszą metodą, jaką znalazłem, jest umieszczenie zlewki w zamrażarce, aż wszystko się zestali, a następnie pozostawienie jej do osiągnięcia temperatury pokojowej. To, co pozostanie w stanie stałym, to nasz produkt z solami siarczanu potasu.
Przefiltruj, aby odzyskać żółtą substancję stałą zanieczyszczoną solami potasu, a następnie umieść sproszkowaną substancję stałą w zlewce z 400-500 ml wody do mieszania. Spowoduje to rozpuszczenie wszystkich zanieczyszczeń solami potasu. Następnie wystarczy przefiltrować, aby uzyskać żółtą substancję stałą
Możesz zachować kwas helionowy w ten sposób, ale zdecydowanie radzę przeprowadzić przynajmniej oczyszczanie kwasowo-zasadowe, w przeciwnym razie etap oczyszczania amidów będzie (jeszcze) bardziej skomplikowany. W tym celu należy przygotować roztwór NaOH (ok. 13 g w 150 ml wody). Poczekaj, aż roztwór ostygnie, a następnie dodawaj kwas po trochu. Jeśli roztwór będzie zbyt gorący, otrzymasz ciemnobrązowy kwas zamiast białego/jasnobrązowego. Następnie przemyj fazę wodną (zawierającą sprzężoną zasadę kwasu helionowego) eterem lub DCM (daje najlepsze wyniki). Jeśli nie są one dostępne, wystarczy nafta lub inny rozpuszczalnik apolarny. Następnie należy odzyskać fazę wodną i zakwasić ją HCl. Kwas wytrąci się. Jeśli roztwór zmieni kolor na biały, ale nie widać żadnych osadów, użyj tej samej techniki, co powyżej (zamrażarka). Ogólnie jednak wystarczy umieścić zlewkę w lodówce. Następnie przefiltruj i masz swój kwas.
Możesz rekrystalizować w wodzie lub etanolu, aby uzyskać naprawdę czysty kwas, tworząc piękne białe kryształy, ale jest to dość irytujące, ponieważ kwas nie jest zbyt rozpuszczalny w gorącej wodzie (około 10 g / l w 90 ° C, powiedziałbym), a to podstawowe oczyszczanie kwasu wystarczy, aby później uzyskać przyzwoite wyniki.
Temperatura topnienia czystego kwasu helionowego wynosi około 77°C. Wydajność: 80%-90%
Uwagi dotyczące syntezy :
-Podczas zakwaszania roztworu, zamiast tworzyć "olej", kwas może zmienić kolor roztworu na biały bez wytrącania, więc po prostu zamroź roztwór jak zwykle.
- Mieszanina reakcyjna zmieni kolor na żółty po dodaniu oksonu, a następnie ponownie na pomarańczowy/brązowy. Jest to normalne i wynika z faktu, że powstały kwas/zanieczyszczenia zmieniają kolor w zależności od pH.
-Wypróbowałem wodę demineralizowaną, wodę z kranu i wodę destylowaną i nie wydaje się, aby miało to jakikolwiek wpływ na reakcję (myślałem, że jony w wodzie z kranu zniszczą okson, ale tak nie było).
- Zawsze dodawaj nadmiar NaHCO3 zgodnie z zaleceniami w mojej syntezie. Jeśli pH stanie się kwaśne, gdy cały okson jeszcze nie przereagował, istnieje ryzyko utworzenia niestabilnego i wybuchowego TATP. Nie obawiaj się jednak tego: jeśli będziesz postępować zgodnie ze wszystkimi zaleceniami, nic ci się nie stanie.
- Okson jest w rzeczywistości potrójną solą: 2KHSO5-KHSO4-K2SO4. Interesującym nas tutaj gatunkiem jest KHSO5. Musimy więc wziąć to pod uwagę przy obliczaniu potrzebnych moli oksonu (co zostało zrobione tutaj).
-NaHCO3 zapobiegnie zakwaszeniu pH. Będzie on reagował z kwasowością oksonu i z utworzonym kwasem helionowym, przekształcając go w sprzężoną zasadę. NaHCO3 jest również bardzo słabą zasadą, dzięki czemu pH nie jest zbyt zasadowe. W zasadowym pH okson nie jest stabilny (pH=9, pH, przy którym okson jest najmniej stabilny).
-Okson można kupić w dziale basenów w sklepach ze sprzętem. Należy spojrzeć na kartę charakterystyki lub listę składników na produkcie.
-Synteza jest łatwo skalowalna, ale zalecałbym wiadro zimnej wody, aby odpowiednio schłodzić Rm na większą skalę.
-Wypróbowałem etanol jako rozpuszczalnik trzy razy i wydaje się, że tworzy ester etylowy kwasu helionowego i inne produkty w zależności od pH. Nie kopałem głębiej, więc nie mogę powiedzieć nic więcej. Ale być może moglibyśmy utworzyć amid z tego estru, prościej niż moją obecną metodą (mocznik + kwas borowy + kwas helionowy).
Nieczysty żółty kwas:
Rekrystalizowany kwas
Drugi krok, synteza helionamidu
Wypróbowałem dwa sposoby: Najpierw przekształciłem kwas helionowy w odpowiadającą mu sól amonową, a następnie podgrzałem. To była porażka.
Drugi sposób zadziałał, chociaż przygotowanie tej reakcji jest koszmarem i myślę, że można to łatwo poprawić, jeśli masz jakieś pomysły.
Postępowałem zgodnie z procedurą opisaną w publikacji "SOLVENT FREE SYNTHESIS OF AMIDE A NOVEL TECHNIQUE".
Zasadniczo rozciera się przez 5 min-10 min mieszaninę mocznika, kwasu karboksylowego, kwasu borowego, a następnie ogrzewa całość przez 15 min-30 min w zlewce w temperaturze 160°C-180°C. Reakcję można rozpoznać po tym, że ulega ona resolidacji (mocznik, kwas helionowy i kwas borowy topią się w temperaturze 180°C).
Co jest dziwne, ponieważ helionamid topi się w temperaturze 123°C. Przypuszczam, że jest to spowodowane wiązaniami wodorowymi, które mogą tworzyć amidy. Zobaczysz, że tworzy bardziej żel niż ciało stałe. Nie sądzę, aby rozcieranie było naprawdę konieczne, ponieważ wszystko topi się w temperaturze 180°C. Jeśli jednak podgrzejesz do około 160°C-170°C, przypuszczam, że jest to wskazane, ponieważ kwas borowy topi się w 171°C. Rozdrobnienie mieszaniny spowoduje obniżenie temperatury topnienia. Kwas borowy nie jest wymagany, ale jest zalecany, ponieważ znacznie poprawia wydajność.
Próbowałem ogrzewania przez 4 godziny i 11 godzin w 180°C z mieszaniem bez kwasu borowego i uzyskałem wydajność od 22% do 50%. Jednak obróbka była horrorem, ponieważ im dłużej czekasz, tym więcej mocznika tworzy wszelkiego rodzaju produkty kondensacji.
W moim przypadku mieszanina zestaliła się tylko częściowo po około 1h30 w 180°C z mieszaniem. Odkryłem jednak (może to tylko przypadek), że podgrzanie do 170°C zestali wszystko po 2 godzinach. Ogólnie rzecz biorąc, nic, a nawet część zestala się po 30 minutach, dlatego kontynuuję reakcję nawet po 30 minutach. Niemniej jednak nie opanowałem jeszcze w pełni tej syntezy, dlatego pomoc w jej optymalizacji jest bardzo mile widziana.
Oto jak zazwyczaj to robię:
g kwasu helionowego * 1,5 = ilość mocznika, g kwasu * 0,4 = ilość kwasu borowego.
Powoduje to duży nadmiar molowy mocznika i myślę o ostatecznym zmniejszeniu go, gdy uzyskam dobre plony, postępując zgodnie z procedurą publikacji.
Następnie umieściłem 3 w zlewce z mieszadłem magnetycznym i podgrzałem do 170°C. Kiedy wszystko się zestali, lub 3/4 (około 2 godzin), pozwalam temu wrócić do temperatury pokojowej, a następnie dodaję około 10ml-20ml 15% roztworu amoniaku i 100ml-200ml wody. Następnie podgrzewam mieszaninę, aż się rozpuści, i pozwalam jej wrócić do temperatury pokojowej, aby wytrącić amid, który nie jest zbyt rozpuszczalny, gdy jest zimny. I tu właśnie pojawia się duży problem. Amid nie chce się wytrącić i muszę odparować większość dodanej wody, ale wszystko zestala się od razu. Użycie etanolu wcale nie jest lepsze. Za każdym razem muszę doprowadzić do wytrącenia się amidu, a następnie rekrystalizować go kilka razy w wodzie i etanolu, i tylko czasami zgadza się wytrącić jako ciało stałe, a nie jako olej. Myślę, że wynika to z faktu, że zanieczyszczenia znacznie obniżają temperaturę topnienia amidu. W rzeczywistości brązowe ciało stałe topi się w temperaturze około 70°C. Po oczyszczeniu białe ciało stałe o mniej więcej tej samej masie topiło się w temperaturze 123°C. Myślę, że jest to jeden z powodów powstawania oleju podczas rekrystalizacji w etanolu/gorącej wodzie.
W "A Simple Preparation of Amides from Acids and Amines by Heating of their Mixture" jest napisane:
" Stwierdziliśmy, że optymalne warunki pirolizy mieszaniny amidów i kwasów karboksylowych to 160-180°C przez 10-30 minut. Długotrwałe ogrzewanie może powodować powstawanie znacznych ilości smoły, podczas gdy ogrzewanie przez krótki czas powoduje reakcję niecałkowitą. "
Ale miałem prawie tyle samo problemów z Work Up, wykonując reakcję tylko przez 30 minut i nie wszystko się zestaliło.
Inna procedura obejmuje ogrzewanie 1 mola kwasu karboksylowego z 0,5 mola mocznika w temperaturze 160°C przez 4 godziny. Nie próbowałem tego, ale według patentu daje to dość czysty produkt, chociaż wydajność wynosi tylko 50%. " URZĄD PATENTOWY STANÓW ZJEDNOCZONYCH 2,109,941 PATENT 2,109,94. PRZYGOTOWANIE AMIDÓW "
Widziałem ludzi ekstrahujących amidy przy użyciu mieszaniny wrzącej benzyny ciężkiej i octanu etylu. Może to być interesujące, ale moim celem jest użycie jak najmniejszej ilości rozpuszczalnika organicznego. Nie próbowałem tego, ponieważ nie mam obecnie pod ręką octanu etylu.
Jeśli podgrzewać wystarczająco długo (180°C), amid zacznie sublimować, tworząc piękne, długie, białe kryształy. Niestety, trwa to bardzo długo i po 11 godzinach uzyskałem zaledwie 400 mg kryształów.
Spojrzałem na sposób, w jaki ludzie robili benzamid z kwasu benzoesowego i nie różni się on zbytnio od mojego, ale działa bardzo dobrze w przypadku benzamidu. Jest kilka filmów na youtube, jeśli chcesz rzucić okiem.
Myślę więc, że reakcja działa dobrze, ale jest miejsce na poprawę pod względem liczby użytych moli mocznika. Niemniej jednak, schemat reakcji naprawdę wymaga poprawy. Ten podany w publikacji nie działa, nawet przy użyciu czystego kwasu.
Mieszanina reakcyjna po zestaleniu:
Biały proszek amidowy:
Rekrystalizowany amid:
Amid sublimowany:
Trzeci krok, wolna baza MDA
W tym miejscu mam problem: moja wydajność nie istnieje.
Postępowałem zgodnie z procedurą TCCA z publikacji "Organic impurity profiling of 3,4-methylenedioxyamphetamine (MDA)
zsyntetyzowanej z helionu" i to nie zadziałało. Jestem pewien mojego amidu. Próbowałem również przeprowadzić reakcję w temperaturze 18°C, ponieważ najwyraźniej chloroamid tworzy się zbyt wolno w temperaturze 0°C. To też nie zadziałało. Więc miareczkowałem wybielacz bez dodatków i użyłem go do mojego Hofmanna i nie otrzymałem nic po całej pracy.
Kiedy zsyntetyzowałem przy użyciu TCCA w temperaturze 0°C, roztwór zmienił kolor na pomarańczowy po podgrzaniu do 75°C. Pojawił się charakterystyczny zapach, niezależnie od tego, którą drogę syntezy wybrałem, ale za każdym razem kończyłem z niczym.
Co dziwniejsze, następuje uwolnienie CO2, ale nic później. Jestem pewien, że nie ma zanieczyszczenia mocznikiem, więc nie tworzy się hydrazyna. Pozwoliłem reakcji działać przez tydzień w temperaturze pokojowej i zobaczymy, czy coś uzyskam.
Być może kosolwent, taki jak etanol, jest absolutnie niezbędny. Jednak wiele osób odniosło sukces bez niego, ale twierdzą, że potrzebują etanolu jako nierozpuszczalnika podczas używania TCCA. (Utworzysz pochodną karbaminianu, ale następnie ulegnie ona hydrolizie do MDA).
Z publikacji :
Synteza z użyciem kwasu trichloroizocyjanurowego. α-Metylo-1,3-benzo
dioksolo-5-propanamid (0,4 g, 1,92 mmol) rozpuszczono w wodzie
(14 ml), dodano kroplami NaOH (1,45 ml, 10,61 mmol) i mieszano
przez 15 minut na lodzie w temperaturze 0 ◦ C. Kwas trichloroizocyjanurowy (149,9 mg,
0,65 μmol), a mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C
mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C przez dodatkowy 1 godz.
temperatury, a następnie do 75 ◦C i utrzymywano przez 30 min. Mieszaninę reakcyjną
wlano do rozdzielacza i ekstrahowano dichlorometanem
(3 × 30 ml). Warstwę organiczną przemyto wodą dejonizowaną
(25 mL) i solanką (25 mL), wysuszono nad bezwodnym siarczanem sodu i przefiltrowano pod próżnią.
przefiltrowano pod próżnią. Warstwy organiczne połączono, a rozpuszczalnik
usunięto za pomocą wyparki obrotowej. W przypadku syntezy z surowego
α-metylo-1,3-benzodioksolo-5-propanamidu, produkt końcowy był
czarno-brązowy (270,3-382,2 mg). Po syntezie z oczyszczonego
α-metylo-1,3-benzodioksolo-5-propanamidu, produktem końcowym był
brązowy, przezroczysty olej (286,4 - 351,5 mg).
Synteza z użyciem podchlorynu sodu. Oczyszczony α-metylo-1,3-
benzodioksolo-5-propanamid (0,4 g, 1,92 mmol) rozpuszczono w wodzie
(14 ml), dodano kroplami NaOH (1,45 ml, 10,61 mmol) i mieszano
przez 15 minut na lodzie w temperaturze 0 ◦ C. Dodano roztwór podchlorynu sodu (6,4 mL,
94,3 mmol), a mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C
mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C przez dodatkowy 1 godz.
temperatury, a następnie 75 ◦ C i utrzymywano przez 30 min. Mieszaninę reakcyjną
wlano do rozdzielacza i ekstrahowano dichlorometanem
(3 × 30 ml). Warstwę organiczną przemyto następnie wodą dejonizowaną
(25 ml) i solanką (25 ml), wysuszono nad bezwodnym siarczanem sodu i przefiltrowano pod próżnią.
przefiltrowano pod próżnią. Warstwy organiczne połączono, a rozpuszczalnik
usunięto za pomocą wyparki obrotowej. Produktem końcowym była czarno-
brązowa ziemia (248,1 - 293,3 mg).
Próbowałem ekstrahować benzyną ciężką lub DCM, a następnie gazować HCl lub rozcieńczać wodnym HCl i odparowywać fazę wodną. W obu przypadkach nic nie otrzymałem. Jeśli ktoś kiedykolwiek przeprowadzał taką reakcję, chętnie poznam jego opinię.
Tak więc dwa duże problemy, które mam w tej chwili, to opracowanie drugiego etapu i trzeciej reakcji. Niemniej jednak uważam, że ta synteza jest bardzo optymalna.
Dlatego mam nadzieję, że uda nam się ją wspólnie ulepszyć.
Zachęcam do wytykania mi błędów i dzielenia się swoimi doświadczeniami, jeśli przeprowadziłeś już tę syntezę.
Jeśli chcesz sam poszukać, oto wszystkie źródła, z których korzystałem podczas moich badań:
"A Simple Preparation of Amides from Acids and Amines by Heating of their Mixture" (Branko S. Jursic* and Zoran Zdravkovski Department of Chemistry, University of New Orleans, New Orleans, Louisiana 70148)
"Analiza produktów pirolizy mocznika w temperaturze 132,5-190 °C"
" Bezpośrednie tworzenie amidów pomiędzy kwasami karboksylowymi i aminami: Mechanizm i rozwój nowych rozwiązań katalitycznych" (CHARVILLE, HAYLEY)
"BEZROZPUSZCZALNIKOWA SYNTEZA AMIDÓW: NOWA TECHNIKA" (CHIRAGKUMAR J GOHIL1, MALLESHAPPA N NOOLVI)
"URZĄD PATENTOWY STANÓW ZJEDNOCZONYCH 2,109,9412,109,94.PRZYGOTOWANIE AMIDÓW"
"Facile Oxidation of Aldehydes to Acidsand Esters with Oxone" (Benjamin R. Travis, Meenakshi Sivakumar, G. Olatunji Hollist i Babak Borhan)
"Utlenianie aldehydów za pomocą Oxone ® w wodnym acetonie" (Kevin S. Webb i Stephen J. Ruszkay)
"Wydajność Rearanżacji Hofmanna" (The Vespiary)
"FACILE ONE-POT CONVERSION OF ALDEHYDES INTO AMIDES results" The Vespiary
"Niezwykła tajna synteza laboratoryjna 3,4-metylenodioksyamfetaminy (MDA)" (Terry A. Dal Cason, Charlotte A. Corbett a, Peter K. Poole a, James A. de Haseth, David K. Gouldthorpe)
"Analiza zanieczyszczeń MDA syntetyzowanego z nieograniczonych związków" (Katherine Cooper)
"Frakcjonowanie izotopowe podczas syntezy MDMA.HCl z helionalu" (Justin Cormick, James F. Carter, Timothy Currie, Carney Matheson, Sarah L. Cresswell)
"Organic impurity profiling of 3,4-methylenedioxyamphetamine (MDA) synthesised from helional" (Alexandra L. Mercieca, Harrison C. Fursman, Morgan Alonzo, Scott Chadwick, AndrewM. McDonagh)
Istnieje również wiele innych źródeł, ale nie są one tutaj istotne. Jeśli nie możesz znaleźć publikacji, mogę dostarczyć ci DOI.
Wszystkie odczynniki, których będę używał, można prawdopodobnie znaleźć w każdym sklepie z narzędziami, z wyjątkiem helionalu, który można dość łatwo kupić na wielu różnych stronach internetowych, ponieważ nie jest to monitorowany prekursor. Wydaje mi się, że można go nawet kupić na amazonie jako flagrant.
Idea tej syntezy polega na przekształceniu helionalu (cas:1205-17-0) w kwas helionowy (cas:77269-66-0, kwas 3-(2H-1,3-benzodioksolo-5-ylo)-2-metylopropanowy), następnie przekształceniu tego ostatniego w helionamid (cas:858215-05-1, alfa-metylo-1,3-benzodioksolo-5-propanamid), a na koniec przeprowadzeniu przegrupowania Hofmanna w celu uzyskania wolnej zasady MDA.
Zaletą tej syntezy jest to, że jest OTC, a więc nie wymaga hydroksyloaminy, wykorzystuje produkty o niskiej toksyczności i niskich kosztach. Ponadto, problemem często napotykanym w innym sposobie działania jest zwiększenie skali przegrupowania Beckmanna, co często skutkuje olejem, który jest skomplikowany do oczyszczenia na większą skalę. (na podstawie moich doświadczeń i tego, co przeczytałem)
To będzie bardzo długi post, ponieważ postaram się omówić wszystko szczegółowo, więc jeśli masz pytanie lub problem, prawdopodobnie znajdziesz rozwiązanie w tym poście.
Uprzedzam, że osobiście z jakiegoś powodu utknąłem na ostatnim kroku, ale w teorii i zgodnie z wieloma postami osób, które odniosły sukces, jest to całkowicie możliwe, aby uzyskać produkt końcowy o dobrej wydajności.
Pierwszy krok, utlenianie helionu do kwasu helionowego:
61,5g helionalu miesza się z 216ml acetonu i 80g NaHCO3 mieszając w zlewce o pojemności 1L. (Wskazówka: dodawać NaHCO3 na końcu i stopniowo, aby nie zablokować mieszadła magnetycznego). Następnie stopniowo dodawaj roztwór oksonu (110,8 g oksonu w około 450 ml wody), mieszając. Można to robić kropla po kropli za pomocą lejka wkraplającego lub zlewki. Ponieważ reakcja jest egzotermiczna, może spowodować wrzenie acetonu. Jeśli będzie zbyt gorący, przestań dodawać okson i pozwól reakcji powrócić do temperatury pokojowej. Podczas dodawania można użyć łaźni lodowej, ale przy zachowaniu ostrożności równie dobrze można to zrobić w temperaturze pokojowej.
Zwykle kończę dodawanie roztworu oksonu po 1 godzinie. Następnie pozwalam mu reagować przez około 2h-3h. Za pomocą TLC byłem w stanie stwierdzić, że wszystko przereagowało po 3 godzinach.
Po 3 godzinach zakwasić roztwór HCl, aby wytrącić kwas (białe sole na dnie zlewki nie są naszym produktem, ale solami potasu z oksonu). Dodawaj, aż nic się nie wytrąci (ok. pH 1-2). Należy zachować ostrożność, ponieważ część nieprzereagowanego NaHCO3 pozostanie, uwalniając CO2. W większości przypadków nic się nie wytrąciło, z wyjątkiem pomarańczowego "oleju" unoszącego się na powierzchni reszty roztworu. To nasz produkt, który ostatecznie zestala się. Aby zmusić go do zestalenia, można umieścić go w lodówce na kilka godzin, ale nie zawsze to działa. Najlepszą metodą, jaką znalazłem, jest umieszczenie zlewki w zamrażarce, aż wszystko się zestali, a następnie pozostawienie jej do osiągnięcia temperatury pokojowej. To, co pozostanie w stanie stałym, to nasz produkt z solami siarczanu potasu.
Przefiltruj, aby odzyskać żółtą substancję stałą zanieczyszczoną solami potasu, a następnie umieść sproszkowaną substancję stałą w zlewce z 400-500 ml wody do mieszania. Spowoduje to rozpuszczenie wszystkich zanieczyszczeń solami potasu. Następnie wystarczy przefiltrować, aby uzyskać żółtą substancję stałą
Możesz zachować kwas helionowy w ten sposób, ale zdecydowanie radzę przeprowadzić przynajmniej oczyszczanie kwasowo-zasadowe, w przeciwnym razie etap oczyszczania amidów będzie (jeszcze) bardziej skomplikowany. W tym celu należy przygotować roztwór NaOH (ok. 13 g w 150 ml wody). Poczekaj, aż roztwór ostygnie, a następnie dodawaj kwas po trochu. Jeśli roztwór będzie zbyt gorący, otrzymasz ciemnobrązowy kwas zamiast białego/jasnobrązowego. Następnie przemyj fazę wodną (zawierającą sprzężoną zasadę kwasu helionowego) eterem lub DCM (daje najlepsze wyniki). Jeśli nie są one dostępne, wystarczy nafta lub inny rozpuszczalnik apolarny. Następnie należy odzyskać fazę wodną i zakwasić ją HCl. Kwas wytrąci się. Jeśli roztwór zmieni kolor na biały, ale nie widać żadnych osadów, użyj tej samej techniki, co powyżej (zamrażarka). Ogólnie jednak wystarczy umieścić zlewkę w lodówce. Następnie przefiltruj i masz swój kwas.
Możesz rekrystalizować w wodzie lub etanolu, aby uzyskać naprawdę czysty kwas, tworząc piękne białe kryształy, ale jest to dość irytujące, ponieważ kwas nie jest zbyt rozpuszczalny w gorącej wodzie (około 10 g / l w 90 ° C, powiedziałbym), a to podstawowe oczyszczanie kwasu wystarczy, aby później uzyskać przyzwoite wyniki.
Temperatura topnienia czystego kwasu helionowego wynosi około 77°C. Wydajność: 80%-90%
Uwagi dotyczące syntezy :
-Podczas zakwaszania roztworu, zamiast tworzyć "olej", kwas może zmienić kolor roztworu na biały bez wytrącania, więc po prostu zamroź roztwór jak zwykle.
- Mieszanina reakcyjna zmieni kolor na żółty po dodaniu oksonu, a następnie ponownie na pomarańczowy/brązowy. Jest to normalne i wynika z faktu, że powstały kwas/zanieczyszczenia zmieniają kolor w zależności od pH.
-Wypróbowałem wodę demineralizowaną, wodę z kranu i wodę destylowaną i nie wydaje się, aby miało to jakikolwiek wpływ na reakcję (myślałem, że jony w wodzie z kranu zniszczą okson, ale tak nie było).
- Zawsze dodawaj nadmiar NaHCO3 zgodnie z zaleceniami w mojej syntezie. Jeśli pH stanie się kwaśne, gdy cały okson jeszcze nie przereagował, istnieje ryzyko utworzenia niestabilnego i wybuchowego TATP. Nie obawiaj się jednak tego: jeśli będziesz postępować zgodnie ze wszystkimi zaleceniami, nic ci się nie stanie.
- Okson jest w rzeczywistości potrójną solą: 2KHSO5-KHSO4-K2SO4. Interesującym nas tutaj gatunkiem jest KHSO5. Musimy więc wziąć to pod uwagę przy obliczaniu potrzebnych moli oksonu (co zostało zrobione tutaj).
-NaHCO3 zapobiegnie zakwaszeniu pH. Będzie on reagował z kwasowością oksonu i z utworzonym kwasem helionowym, przekształcając go w sprzężoną zasadę. NaHCO3 jest również bardzo słabą zasadą, dzięki czemu pH nie jest zbyt zasadowe. W zasadowym pH okson nie jest stabilny (pH=9, pH, przy którym okson jest najmniej stabilny).
-Okson można kupić w dziale basenów w sklepach ze sprzętem. Należy spojrzeć na kartę charakterystyki lub listę składników na produkcie.
-Synteza jest łatwo skalowalna, ale zalecałbym wiadro zimnej wody, aby odpowiednio schłodzić Rm na większą skalę.
-Wypróbowałem etanol jako rozpuszczalnik trzy razy i wydaje się, że tworzy ester etylowy kwasu helionowego i inne produkty w zależności od pH. Nie kopałem głębiej, więc nie mogę powiedzieć nic więcej. Ale być może moglibyśmy utworzyć amid z tego estru, prościej niż moją obecną metodą (mocznik + kwas borowy + kwas helionowy).
Nieczysty żółty kwas:
Rekrystalizowany kwas
Drugi krok, synteza helionamidu
Wypróbowałem dwa sposoby: Najpierw przekształciłem kwas helionowy w odpowiadającą mu sól amonową, a następnie podgrzałem. To była porażka.
Drugi sposób zadziałał, chociaż przygotowanie tej reakcji jest koszmarem i myślę, że można to łatwo poprawić, jeśli masz jakieś pomysły.
Postępowałem zgodnie z procedurą opisaną w publikacji "SOLVENT FREE SYNTHESIS OF AMIDE A NOVEL TECHNIQUE".
Zasadniczo rozciera się przez 5 min-10 min mieszaninę mocznika, kwasu karboksylowego, kwasu borowego, a następnie ogrzewa całość przez 15 min-30 min w zlewce w temperaturze 160°C-180°C. Reakcję można rozpoznać po tym, że ulega ona resolidacji (mocznik, kwas helionowy i kwas borowy topią się w temperaturze 180°C).
Co jest dziwne, ponieważ helionamid topi się w temperaturze 123°C. Przypuszczam, że jest to spowodowane wiązaniami wodorowymi, które mogą tworzyć amidy. Zobaczysz, że tworzy bardziej żel niż ciało stałe. Nie sądzę, aby rozcieranie było naprawdę konieczne, ponieważ wszystko topi się w temperaturze 180°C. Jeśli jednak podgrzejesz do około 160°C-170°C, przypuszczam, że jest to wskazane, ponieważ kwas borowy topi się w 171°C. Rozdrobnienie mieszaniny spowoduje obniżenie temperatury topnienia. Kwas borowy nie jest wymagany, ale jest zalecany, ponieważ znacznie poprawia wydajność.
Próbowałem ogrzewania przez 4 godziny i 11 godzin w 180°C z mieszaniem bez kwasu borowego i uzyskałem wydajność od 22% do 50%. Jednak obróbka była horrorem, ponieważ im dłużej czekasz, tym więcej mocznika tworzy wszelkiego rodzaju produkty kondensacji.
W moim przypadku mieszanina zestaliła się tylko częściowo po około 1h30 w 180°C z mieszaniem. Odkryłem jednak (może to tylko przypadek), że podgrzanie do 170°C zestali wszystko po 2 godzinach. Ogólnie rzecz biorąc, nic, a nawet część zestala się po 30 minutach, dlatego kontynuuję reakcję nawet po 30 minutach. Niemniej jednak nie opanowałem jeszcze w pełni tej syntezy, dlatego pomoc w jej optymalizacji jest bardzo mile widziana.
Oto jak zazwyczaj to robię:
g kwasu helionowego * 1,5 = ilość mocznika, g kwasu * 0,4 = ilość kwasu borowego.
Powoduje to duży nadmiar molowy mocznika i myślę o ostatecznym zmniejszeniu go, gdy uzyskam dobre plony, postępując zgodnie z procedurą publikacji.
Następnie umieściłem 3 w zlewce z mieszadłem magnetycznym i podgrzałem do 170°C. Kiedy wszystko się zestali, lub 3/4 (około 2 godzin), pozwalam temu wrócić do temperatury pokojowej, a następnie dodaję około 10ml-20ml 15% roztworu amoniaku i 100ml-200ml wody. Następnie podgrzewam mieszaninę, aż się rozpuści, i pozwalam jej wrócić do temperatury pokojowej, aby wytrącić amid, który nie jest zbyt rozpuszczalny, gdy jest zimny. I tu właśnie pojawia się duży problem. Amid nie chce się wytrącić i muszę odparować większość dodanej wody, ale wszystko zestala się od razu. Użycie etanolu wcale nie jest lepsze. Za każdym razem muszę doprowadzić do wytrącenia się amidu, a następnie rekrystalizować go kilka razy w wodzie i etanolu, i tylko czasami zgadza się wytrącić jako ciało stałe, a nie jako olej. Myślę, że wynika to z faktu, że zanieczyszczenia znacznie obniżają temperaturę topnienia amidu. W rzeczywistości brązowe ciało stałe topi się w temperaturze około 70°C. Po oczyszczeniu białe ciało stałe o mniej więcej tej samej masie topiło się w temperaturze 123°C. Myślę, że jest to jeden z powodów powstawania oleju podczas rekrystalizacji w etanolu/gorącej wodzie.
W "A Simple Preparation of Amides from Acids and Amines by Heating of their Mixture" jest napisane:
" Stwierdziliśmy, że optymalne warunki pirolizy mieszaniny amidów i kwasów karboksylowych to 160-180°C przez 10-30 minut. Długotrwałe ogrzewanie może powodować powstawanie znacznych ilości smoły, podczas gdy ogrzewanie przez krótki czas powoduje reakcję niecałkowitą. "
Ale miałem prawie tyle samo problemów z Work Up, wykonując reakcję tylko przez 30 minut i nie wszystko się zestaliło.
Inna procedura obejmuje ogrzewanie 1 mola kwasu karboksylowego z 0,5 mola mocznika w temperaturze 160°C przez 4 godziny. Nie próbowałem tego, ale według patentu daje to dość czysty produkt, chociaż wydajność wynosi tylko 50%. " URZĄD PATENTOWY STANÓW ZJEDNOCZONYCH 2,109,941 PATENT 2,109,94. PRZYGOTOWANIE AMIDÓW "
Widziałem ludzi ekstrahujących amidy przy użyciu mieszaniny wrzącej benzyny ciężkiej i octanu etylu. Może to być interesujące, ale moim celem jest użycie jak najmniejszej ilości rozpuszczalnika organicznego. Nie próbowałem tego, ponieważ nie mam obecnie pod ręką octanu etylu.
Jeśli podgrzewać wystarczająco długo (180°C), amid zacznie sublimować, tworząc piękne, długie, białe kryształy. Niestety, trwa to bardzo długo i po 11 godzinach uzyskałem zaledwie 400 mg kryształów.
Spojrzałem na sposób, w jaki ludzie robili benzamid z kwasu benzoesowego i nie różni się on zbytnio od mojego, ale działa bardzo dobrze w przypadku benzamidu. Jest kilka filmów na youtube, jeśli chcesz rzucić okiem.
Myślę więc, że reakcja działa dobrze, ale jest miejsce na poprawę pod względem liczby użytych moli mocznika. Niemniej jednak, schemat reakcji naprawdę wymaga poprawy. Ten podany w publikacji nie działa, nawet przy użyciu czystego kwasu.
Mieszanina reakcyjna po zestaleniu:
Biały proszek amidowy:
Rekrystalizowany amid:
Amid sublimowany:
Trzeci krok, wolna baza MDA
W tym miejscu mam problem: moja wydajność nie istnieje.
Postępowałem zgodnie z procedurą TCCA z publikacji "Organic impurity profiling of 3,4-methylenedioxyamphetamine (MDA)
zsyntetyzowanej z helionu" i to nie zadziałało. Jestem pewien mojego amidu. Próbowałem również przeprowadzić reakcję w temperaturze 18°C, ponieważ najwyraźniej chloroamid tworzy się zbyt wolno w temperaturze 0°C. To też nie zadziałało. Więc miareczkowałem wybielacz bez dodatków i użyłem go do mojego Hofmanna i nie otrzymałem nic po całej pracy.
Kiedy zsyntetyzowałem przy użyciu TCCA w temperaturze 0°C, roztwór zmienił kolor na pomarańczowy po podgrzaniu do 75°C. Pojawił się charakterystyczny zapach, niezależnie od tego, którą drogę syntezy wybrałem, ale za każdym razem kończyłem z niczym.
Co dziwniejsze, następuje uwolnienie CO2, ale nic później. Jestem pewien, że nie ma zanieczyszczenia mocznikiem, więc nie tworzy się hydrazyna. Pozwoliłem reakcji działać przez tydzień w temperaturze pokojowej i zobaczymy, czy coś uzyskam.
Być może kosolwent, taki jak etanol, jest absolutnie niezbędny. Jednak wiele osób odniosło sukces bez niego, ale twierdzą, że potrzebują etanolu jako nierozpuszczalnika podczas używania TCCA. (Utworzysz pochodną karbaminianu, ale następnie ulegnie ona hydrolizie do MDA).
Z publikacji :
Synteza z użyciem kwasu trichloroizocyjanurowego. α-Metylo-1,3-benzo
dioksolo-5-propanamid (0,4 g, 1,92 mmol) rozpuszczono w wodzie
(14 ml), dodano kroplami NaOH (1,45 ml, 10,61 mmol) i mieszano
przez 15 minut na lodzie w temperaturze 0 ◦ C. Kwas trichloroizocyjanurowy (149,9 mg,
0,65 μmol), a mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C
mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C przez dodatkowy 1 godz.
temperatury, a następnie do 75 ◦C i utrzymywano przez 30 min. Mieszaninę reakcyjną
wlano do rozdzielacza i ekstrahowano dichlorometanem
(3 × 30 ml). Warstwę organiczną przemyto wodą dejonizowaną
(25 mL) i solanką (25 mL), wysuszono nad bezwodnym siarczanem sodu i przefiltrowano pod próżnią.
przefiltrowano pod próżnią. Warstwy organiczne połączono, a rozpuszczalnik
usunięto za pomocą wyparki obrotowej. W przypadku syntezy z surowego
α-metylo-1,3-benzodioksolo-5-propanamidu, produkt końcowy był
czarno-brązowy (270,3-382,2 mg). Po syntezie z oczyszczonego
α-metylo-1,3-benzodioksolo-5-propanamidu, produktem końcowym był
brązowy, przezroczysty olej (286,4 - 351,5 mg).
Synteza z użyciem podchlorynu sodu. Oczyszczony α-metylo-1,3-
benzodioksolo-5-propanamid (0,4 g, 1,92 mmol) rozpuszczono w wodzie
(14 ml), dodano kroplami NaOH (1,45 ml, 10,61 mmol) i mieszano
przez 15 minut na lodzie w temperaturze 0 ◦ C. Dodano roztwór podchlorynu sodu (6,4 mL,
94,3 mmol), a mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C
mieszaninę reakcyjną pozostawiono na lodzie w temperaturze 0 ◦ C przez dodatkowy 1 godz.
temperatury, a następnie 75 ◦ C i utrzymywano przez 30 min. Mieszaninę reakcyjną
wlano do rozdzielacza i ekstrahowano dichlorometanem
(3 × 30 ml). Warstwę organiczną przemyto następnie wodą dejonizowaną
(25 ml) i solanką (25 ml), wysuszono nad bezwodnym siarczanem sodu i przefiltrowano pod próżnią.
przefiltrowano pod próżnią. Warstwy organiczne połączono, a rozpuszczalnik
usunięto za pomocą wyparki obrotowej. Produktem końcowym była czarno-
brązowa ziemia (248,1 - 293,3 mg).
Próbowałem ekstrahować benzyną ciężką lub DCM, a następnie gazować HCl lub rozcieńczać wodnym HCl i odparowywać fazę wodną. W obu przypadkach nic nie otrzymałem. Jeśli ktoś kiedykolwiek przeprowadzał taką reakcję, chętnie poznam jego opinię.
Tak więc dwa duże problemy, które mam w tej chwili, to opracowanie drugiego etapu i trzeciej reakcji. Niemniej jednak uważam, że ta synteza jest bardzo optymalna.
Dlatego mam nadzieję, że uda nam się ją wspólnie ulepszyć.
Zachęcam do wytykania mi błędów i dzielenia się swoimi doświadczeniami, jeśli przeprowadziłeś już tę syntezę.
Jeśli chcesz sam poszukać, oto wszystkie źródła, z których korzystałem podczas moich badań:
"A Simple Preparation of Amides from Acids and Amines by Heating of their Mixture" (Branko S. Jursic* and Zoran Zdravkovski Department of Chemistry, University of New Orleans, New Orleans, Louisiana 70148)
"Analiza produktów pirolizy mocznika w temperaturze 132,5-190 °C"
" Bezpośrednie tworzenie amidów pomiędzy kwasami karboksylowymi i aminami: Mechanizm i rozwój nowych rozwiązań katalitycznych" (CHARVILLE, HAYLEY)
"BEZROZPUSZCZALNIKOWA SYNTEZA AMIDÓW: NOWA TECHNIKA" (CHIRAGKUMAR J GOHIL1, MALLESHAPPA N NOOLVI)
"URZĄD PATENTOWY STANÓW ZJEDNOCZONYCH 2,109,9412,109,94.PRZYGOTOWANIE AMIDÓW"
"Facile Oxidation of Aldehydes to Acidsand Esters with Oxone" (Benjamin R. Travis, Meenakshi Sivakumar, G. Olatunji Hollist i Babak Borhan)
"Utlenianie aldehydów za pomocą Oxone ® w wodnym acetonie" (Kevin S. Webb i Stephen J. Ruszkay)
"Wydajność Rearanżacji Hofmanna" (The Vespiary)
"FACILE ONE-POT CONVERSION OF ALDEHYDES INTO AMIDES results" The Vespiary
"Niezwykła tajna synteza laboratoryjna 3,4-metylenodioksyamfetaminy (MDA)" (Terry A. Dal Cason, Charlotte A. Corbett a, Peter K. Poole a, James A. de Haseth, David K. Gouldthorpe)
"Analiza zanieczyszczeń MDA syntetyzowanego z nieograniczonych związków" (Katherine Cooper)
"Frakcjonowanie izotopowe podczas syntezy MDMA.HCl z helionalu" (Justin Cormick, James F. Carter, Timothy Currie, Carney Matheson, Sarah L. Cresswell)
"Organic impurity profiling of 3,4-methylenedioxyamphetamine (MDA) synthesised from helional" (Alexandra L. Mercieca, Harrison C. Fursman, Morgan Alonzo, Scott Chadwick, AndrewM. McDonagh)
Istnieje również wiele innych źródeł, ale nie są one tutaj istotne. Jeśli nie możesz znaleźć publikacji, mogę dostarczyć ci DOI.